Beban Gempa Pada Gedung _analisis Statik Ekivalen

BEBAN GEMPA PADA GEDUNG – ANALISIS STATIK EKIVALEN I. Pendahuluan Dengan adanya standar gempa Indonesia yang baru yaitu Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Rumah dan Gedung (SNI 03-1726-2002), hal ini menekankan tidak berlakunya lagi standar gempa yang lama yaitu SNI 03-1726-1989. Hal ini penting karena menurut standar yang baru ini, Gempa Rencana untuk perhitungan beban gempa pada struktur bangunan gedung, mempunyai periode ulang 500 tahun, sedangkan menurut standar yang lama periode ulang tersebut hanya 200 tahun. Seperti diketahui, semakin panjang periode ulang suatu gempa, akan semakin besar juga pengaruh gempa tersebut pada struktur bangunan. Di samping itu, di dalam standar yang baru ini diberikan juga definisi baru mengenai jenis tanah yang berbeda dengan yang tercantum dalam standar yang lama. Dengan demikian, jelas standar yang lama tidak dapat dipakai lagi untuk perencanaan. Meskipun demikian, struktur bangunan gedung yang sudah ada yang ketahanan gempanya telah direncanakan berdasarkan standar lama, ketahanan tersebut pada umumnya masih cukup memadai. Untuk hal ini dapat dikemukakan beberapa alasan. Pertama, faktor reduksi gempa R menurut standar lama adalah relatif lebih kecil dari pada menurut standar yang baru. Misalnya untuk struktur yang direncanakan bersifat daktail penuh, menurut standar lama besarnya faktor reduksi gempa R = 6, sedangkan menurut standar yang baru R = 8,5, sehingga untuk periode ulang gempa yang berbeda beban gempa yang harus diperhitungkan menurut standar lama dan standar baru saling mendekati. Kedua, dengan definisi jenis tanah yang baru. Banyak jenis tanah yang menurut standar lama termasuk jenis tanah lunak, menurut standar baru termasuk jenis tanah sedang, sehingga beban gempa yang perlu diperhitungkan lebih saling mendekati lagi. Ketiga, bangunan gedung yang sudah ada telah menjalani sebagian dari umur rencananya, sehingga dengan risiko yang sama terjadinya keruntuhan struktur bangunan gedung dalam sisa umur rencananya, beban gempa yang harus diperhitungkan menjadi relatif lebih rendah dari pada menurut standar yang baru untuk bangunan gedung baru. ba ru. Meskipun menggunakan periode ulang gempa yang berbeda, tetapi baik standar gempa yang lama maupun standar gempa yang baru menggunakan falsafah perencanaan ketahanan gempa yang sama, yaitu bahwa akibat gempa yang kuat, struktur bangunan dapat mengalami kerusakan yang berat tetapi tidak diperkenankan untuk runtuh, hal ini dapat mencegah jatuhnya korban manusia. Sedangkan akibat gempa ringan sampai gempa sedang,

Teknik Sipil UNDIP - Kuliah Rekayasa Gempa

1

Trusted by over 1 million members

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.













kenyamanan penghunian tetap terjamin, kerusakan yang terjadi masih dapat diperbaiki dan pelayanan dari fungsi fung si bangunan tetap dap at berjalan. Untuk memberikan gambaran mengenai standar gempa yang baru, di bawah ini diberikan contoh perhitungan beban gempa pada bangunan gedung dengan menggunakan Metode Analisis Statik Ekivalen. Prosedur perhitungan mengacu pada buku standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Rumah dan Gedung (SNI 03-17262002) atau sering disebut SNI Gempa 2002.

II. Denah dan Konfigurasi Konfigurasi Struktur Struktur Pada contoh perhitungan ini, akan dihitung besarnya distribusi gaya gempa yang diperkirakan akan bekerja pada suatu struktur bengunan gedung perkantoran bertingkat 5 yang akan dibangun di kota Semarang yang terletak di Wilayah Gempa 2 pada Peta Kegempaan Indonesia (lihat SNI Gempa 2002). Denah bangunan diperlihatkan pada Gambar 1, dimana untuk Lantai 1 sampai dengan Lantai 5 mempunyai denah yang tipikal. Konfigurasi portal dari struktur bangunan pada kedua arah sumbu utama bangunan diperlihatkan Gambar 2. Distribusi beban gempa akan dihitung untuk masing-masing arah sumbu utama dari bangunan (arah sumbu X dan sumbu Y).

Y

Dinding Pasangan Bata

5m

5m

5m

X 5m

5m

5m

5m













Lantai 5 m 6 , 3

30/45

30/45

m 6 , 3

45/45

45/45 Lantai 3

m 6 , 3

45/45

30/45

m 6 , 3

30/45

Lantai 4

Lantai 2

45/45 Lantai 1

m 6 , 3

5m

5m

5m

5m

5m

Portal arah-X :

5m

5m

Portal arah-Y :

Gambar 2. Konfigurasi sistem portal arah X dan portal arah Y

Ketebalan pelat atap (lantai 5) dari bangunan 10 cm, dan tebal pelat lantai 1 sampai dengan adalah 12 cm. Ukuran seluruh balok yang digunakan adalah 30/45 cm, dan ukuran seluruh kolom struktur adalah 45/45 cm (tipikal). Tinggi antar tingkat dari bangunan 3,6 m, di sekeliling dinding luar dari bangunan, terdapat pasangan tembok batu bata. Beban hidup yang 2

bekerja pada pelat atap diperhitungkan sebesar 100 kg/m , dan pada pelat lantai sebesar 250 2

3

2

kg/m . Berat jenis beton 2400 kg/m dan modulus elastisitas beton E = 200000 kg/cm . Karena bangunan gedung termasuk bangunan bertingkat rendah (low (low rise building ), ), dan terletak pada wilayah kegempaan ringan (terletak di Wilayah Gempa 2 pada peta kegempaan Indonesia), maka sistem struktur akan direncanakan menggunakan portal beton bertulang yang bersifat elastis (tidak daktail/SRPMB). Pengaruh beban gempa pada bangunan gedung dapat dianalisis dengan menggunakan metode analisis statik atau analisis dinamik. Untuk bangunan gedung dengan bentuk yang beraturan, pembebanan gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana dapat dianggap sebagai beban-beban gempa nominal statik ekivalen yang bekerja pada pusat massa lantai-













Struktur bangunan gedung dengan bentuk yang beraturan pada umumnya simetris dalam denah, dengan sistem struktur yang terbentuk oleh subsistem-subsistem penahan beban lateral yang arahnya saling tegak lurus dan sejajar dengan sumbu-sumbu utama ortogonal denah tersebut. Apabila untuk analisis 3D sumbu-sumbu koordinat diambil sejajar dengan arah sumbu-sumbu utama denah struktur, kemudian dilakukan analisis getaran bebas, maka pada struktur bangunan gedung beraturan gerak ragam pertamanya akan dominan dalam translasi pada arah salah satu sumbu utamanya, sedangkan gerakan ragam keduanya akan dominan dalam translasi pada arah sumbu utama lainnya. Dengan demikian, struktur 3D dari bangunan gedung dengan bentuk yang beraturan akan berperilaku sebagai struktur 2D pada masing-masing arah sumbu utamanya. Berhubung struktur bangunan gedung dengan bentuk beraturan pada arah masingmasing sumbu utamanya berperilaku sebagai struktur 2D, maka waktu getar alami fundamentalnya pada arah masing-masing sumbu utamanya dapat dihitung dengan rumus Rayleigh yang berlaku untuk struktur 2D. Rumus Rayleigh diturunkan dari hukum kekekalan energi pada suatu struktur 2D yang melendut pada saat bergetar. Dengan menyamakan energi potensial struktur dengan d engan energi kinetiknya, kineti knya, akan didapatkan waktu wa ktu getar alami dari struktur. stru ktur. Berdasarkan SNI Gempa 2002, struktur bangunan gedung beraturan harus memenuhi beberapa persyaratan persyar atan sbb. : -

Tinggi struktur gedung diukur dari taraf penjepitan lateral tidak lebih dari 10 tingkat atau 40 m.

-

Denah struktur gedung adalah persegi panjang tanpa tonjolan dan kalaupun mempunyai tonjolan, panjang tonjolan tersebut tidak lebih dari 25% dari ukuran terbesar denah struktur gedung pada arah tonjolan tersebut

-

Denah struktur gedung tidak menunjukkan coakan sudut dan kalaupun mempunyai coakan sudut, panjang sisi coakan tidak lebih dari 15% dari ukuran terbesar denah struktur gedung pada arah sisi coakan tersebut

-

Sistem struktur gedung tidak menunjukkan loncatan bidang muka dan kalaupun mempunyai loncatan bidang muka, ukuran dari denah struktur bagian gedung yang menjulang pada masing-masing arah, tidak kurang dari 75% dari ukuran terbesar denah struktur bagian gedung sebelah bawahnya. Dalam hal ini, struktur rumah atap yang tingginya tidak lebih dari 2 tingkat tidak perlu dianggap menyebabkan adanya loncatan













adalah kurang dari 70% kekuatan lateral tingkat di atasnya atau kurang dari 80% kekuatan lateral rata-rata 3 tingkat diatasnya. Dalam hal ini, yang dimaksud dengan kekakuan lateral suatu tingkat adalah gaya geser yang bila bekerja di tingkat itu menyebabkan satu satuan simpangan antar tingkat. -

Sistem struktur gedung memiliki berat lantai tingkat yang beraturan, artinya setiap lantai tingkat memiliki berat yang tidak lebih dari 150% dari berat lantai tingkat di atasnya atau dibawahnya.

-

Sistem struktur gedung memiliki unsur-unsur vertikal dari sistem penahan beban lateral yang menerus, tanpa perpindahan titik beratnya, kecuali bila perpindahan tersebut tidak lebih dari setengah ukuran unsur dalam arah perpindahan tersebut.

-

Sistem struktur gedung memiliki lantai tingkat yang menerus, tanpa lubang atau bukaan yang luasnya lebih dari 50% luas seluruh lantai tingkat. Kalaupun ada lantai tingkat dengan lubang atau bukaan seperti itu, jumlahnya tidak boleh melebihi 20% dari jumlah lantai tingkat seluruhnya. Dengan mengacu pada ketentuan-ketentuan di atas dan berdasarkan denah serta

konfigurasi bangunan yang ada, gedung perkantoran yang akan dianalisis merupakan struktur bangunan gedung dengan bentuk yang beraturan. Dengan demikian, pengaruh gempa pada bangunan ini dapat ditinjau sebagai pengaruh beban gempa statik ekivalen, dan analisisnya dapat dilakukan dengan metode analisis statik. Apabila struktur bangunan gedung tidak memenuhi ketentuan-ketentuan yang ditetapkan di atas, maka struktur tersebut termasuk struktur bangunan gedung dengan bentuk tidak beraturan. Untuk struktur bangunan gedung dengan bentuk tidak beraturan, pengaruh gempa harus dianalisis secara dinamik. Analisis dinamik struktur terhadap pengaruh gempa dapat dilakukan dengan Metode Analisis Ragam, dimana pada metode ini respons terhadap gempa dinamik merupakan superposisi dari respons dinamik sejumlah ragamnya yang berpartisipasi. Analisis respon dinamik dari struktur dapat dilakukan dengan menggunakan software SAP2000. Dari hasil penyelidikan tanah, susunan lapisan tanah di bawah bangunan gedung terdiri dari 4 lapisan, dengan karakteristik tanah, seperti pada Gambar 3. Kondisi jenis tanah dapat ditentukan dengan menghitung nilai rata-rata berbobot kekuatan geser tanah ((S S u) dari lapisan













Keterangan :

3

γ1 = 1,76 t/m o

2

h1 =4m

2

h2 =3m

Ø1= 22 c1=0,20 kg/cm 3

γ2 = 1,80 t/m o

Ø2= 20 c2=0,10 kg/cm

γ3 = 1,80 t/m

γ

: Berat jenis tanah Ø : Sudut geser tanah c : Kohesi tanah h : Tebal lapisan tanah

3

o

Ø3= 25 c3=0,15kg/cm

2

h3 =4m

3

γ4 = 1,60 t/m o

2

Ø4= 18 c4=0,10 kg/cm

h4 =3m

Lapisan Tanah Keras Gambar 3. Karakteristik lapisan tanah di bawah bangunan

III. Perhitungan Beban Gempa Pada Gedung 1. Perhitungan Berat Bangunan ( Wt ) Karena besarnya beban gempa sangat dipengaruhi oleh berat dari struktur bangunan, maka perlu dihitung berat dari masing-masing lantai bangunan. Berat dari bangunan dapat berupa beban mati yang terdiri dari berat sendiri material-material konstruksi dan elemenelemen struktur, serta beban hidup yang diakibatkan oleh hunian atau penggunaan bangunan. Karena kemungkinan terjadinya gempa bersamaan dengan beban hidup yang bekerja penuh pada bangunan adalah ada lah kecil, maka beban hidup hi dup yang bekerja dapat direduksi besarnya. be sarnya. Berdasarkan standar pembebanan yang berlaku di Indonesia, untuk memperhitungkan pengaruh beban gempa pada struktur bangunan gedung, beban hidup yang bekerja dapat dikalikan dengan faktor reduksi sebesar 0,3. Berat Lantai 5. Beban Mati (Wm) : - Pelat atap

= 20.15.0,12.2400

= 86400 kg

- Balok

= (4.20 + 5.15). 0,3. 0,33.2400 = 36828 kg

- Kolom

= 20.1,8.0,45.0,45.2400

= 17496 kg















Beban Hidup (Wh) : 2

- qh atap

= 100 kg/m

- Koefisien reduksi

= 0,3

- Wh = 0,3.(20.15.100) = 9000 kg Berat total lantai 5 : W5 =Wm + Wh = 187224 + 9000 = 196224 kg Berat lantai 4 Beban Mati (Wm) : - Pelat lantai

= 20.15.0,12.2400

= 86400 kg

- Balok

= (4.20 + 5.15). 0,3. 0,33.2400 = 36828 kg

- Kolom

= 20.3,6.0,45.0,45.2400

= 34992 kg

- Dinding

= 70.3,6.250

= 63000 kg

- Plafond

= 20.15.50

= 15000 kg

- Spesi

= 20.15.21

=

6300 kg

- Tegel

= 20.15.24

=

7200 kg

Wm

= 249720 kg

Beban Hidup (Wh) : 2

- qh lantai

= 250 kg/m

- Koefisien reduksi

= 0,3

- Wh = 0,3.(20.15.250) = 22500 kg Berat total lantai 4 : W4 =Wm + Wh = 249720 + 22500 = 272220 kg Berat lantai 3, 2, dan 1 sama dengan berat lantai 4 Berat total bangunan : Wt = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 = 4.(272220) + 196224 = 1285104 kg = 1285,104 ton













struktur yang didapat dari rumus empiris ini perlu diperiksa terhadap waktu getar sebenarnya dari struktur yang dihitung dengan rumus Rayleigh. Rayleigh. 3. Faktor Keutamaan Struktur ( I ) Menurut SNI Gempa 2002, pengaruh Gempa Rencana harus dikalikan dengan suatu Faktor Keutamaan ( I ) menurut persamaan : I = I1.I2 Dimana I1 adalah Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan periode ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa selama umur rencana dari gedung. Sedangkan I2 adalah Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan umur rencana dari gedung tersebut. Faktor-faktor Keutamaan I1, I2 dan I ditetapkan menurut Tabel 1. Besarnya beban Gempa Rencana yang direncanakan untuk berbagai kategori bangunan gedung, tergantung pada probabilitas terjadinya keruntuhan struktur bangunan selama umur rencana yang diharapkan. Karena gedung perkantoran merupakan bangunan yang memiliki fungsi biasa, serta dengan asumsi probabilitas terjadinya gempa tersebut selama kurun waktu umur gedung adalah 10%, maka berlaku I1 = 1,0. Gedung-gedung dengan jumlah tingkat sampai 10, karena berbagai alasan dan tujuan pada umumnya mempunyai umur kurang dari d ari 50 tahun, sehingga sehi ngga I2 < 1 karena periode ulang gempa tersebut adalah kurang dari 500 tahun. Gedung-gedung dengan jumlah tingkat lebih dari 30, monumen dan bangunan monumental, mempunyai masa layan yang panjang, bahkan harus dilestarikan untuk generasi yang akan datang, sehingga I2 > 1 karena periode ulang gempa tersebut adalah lebih dari 500 tahun. Pada contoh ini, bangunan perkantoran direncanakan mempunyai umur rencana 50













Tabel 1. Faktor Keutamaan untuk berbagai kategori gedung dan bangunan Faktor Keutamaan I I1 I2

Kategori gedung Gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan dan perkantoran. pe rkantoran. Monumen dan bangunan monumental Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, pusat penyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas radio dan televise Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas, produk minyak bumi, asam, bahan beracun. Cerobong, tangki di atas menara

1,0

1,0

1,0

1,0

1,6

1,6

1,4

1,0

1,4

1,6

1,0

1,6

1.5

1,0

1,5

4. Faktor Reduksi Gempa ( R ) Jika Ve adalah pembebanan maksimum akibat pengaruh Gempa Rencana yang dapat diserap oleh struktur bangunan gedung yang bersifat elastik penuh dalam kondisi di ambang keruntuhan, dan Vn adalah pembebanan Gempa Nominal akibat pengaruh Gempa Rencana yang harus ditinjau dalam perencanaan struktur bangunan gedung, maka berlaku hubungan sebagai berikut : Vn =

Ve R

R disebut R disebut Faktor Reduksi Gempa yang besarnya dapat ditentukan menurut persamaan : 1,6 ≤ R = µ f 1 ≤ R m Pada persamaan di atas, f 1 adalah Faktor Kuat Lebih Beban dan Bahan yang terkandung di













Tabel 2. Parameter Daktilitas Struktur Gedung Taraf kinerja struktur gedung Elastis penuh

Daktail parsial

Daktail penuh

µ 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,3

R 1,6 2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4 7,2 8,0 8,5

Nilai Faktor Daktilitas Struktur ( µ ) di dalam perencanaan struktur bangunan gedung dapat dipilih menurut kebutuhan, tetapi harganya tidak boleh diambil lebih besar dari nilai Faktor Daktilitas Maksimum µm yang dapat dikerahkan oleh masing-masing sistem atau subsistem struktur gedung. Pada Tabel 3 ditetapkan nilai µm dari beberapa jenis sistem dan subsistem struktur gedung, berikut Faktor Reduksi Maksimum R m yang bersangkutan. Sistem struktur dari bangunan gedung perkantoran pada contoh di atas direncanakan sebagai Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB). Sistem struktur ini pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap, dimana beban lateral dipikul rangka pemikul momen terutama melalui mekanisme lentur. Dari Tabel 3, untuk sistem rangka pemikul momen biasa dari beton bertulang harga Faktor Daktilitas Maksimum µm = 2,1 dan Faktor Reduksi Gempa Maksimum R m = 3,5. Untuk sistem struktur gedung ini yang direncanakan sebagai SRPMB, besarnya nilai Faktor Reduksi Gempa diambil sebesar R=3.













Tabel 3. Faktor Daktilitas Maksimum (µm), Faktor Reduksi Gempa Maksimum (R m), Faktor Tahanan Lebih Struktur (f 1) beberapa jenis sistem/subsistem struktur gedung

Sistem dan subsistem struktur gedung 1. Sistem dinding penumpu (Sistem struktur yang tidak memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Dinding penumpu atau sistem bresing memikul hampir semua beban gravitasi. Beban lateral dipikul dinding geser atau bresing) 2. Sistem rangka gedung (Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul dinding geser atau rangka bresing)

3. Sistem rangka pemikul momen (Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul rangka pemikul momen terutama melalui mekanisme lentur)

4. Sistem ganda terdiri dari : 1)

Uraian sistem pemikul beban gempa 1. Dinding geser beton bertulang 2. Dinding penumpu penumpu dengan rangka baja ringan dan bresing tarik 3. Rangka bresing di mana bresingnya memikul beban gravitasi a. Baja b. Beton bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) 1. Rangka bresing eksentris baja (RBE) 2. Dinding geser beton bertulang 3. Rangka bresing bresing biasa a. Baja b. Beton bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) 4. Rangka bresing konsentrik khusus a. Baja 5. Dinding geser beton bertulang berangkai daktail 6. Dinding geser beton bertulang kantilever daktail penuh 7. Dinding geser beton bertulang kantilever daktail parsial 1. Rangka pemikul momen khusus (SRPMK) a. Baja b. Beton bertulang 2. Rangka pemikul momen momen menengah beton (SRPMM) 3. Rangka pemikul momen biasa (SRPMB) a. Baja b. Beton bertulang 4. Rangka batang baja pemikul momen khusus (SRBPMK) 1. Dinding geser

µm

R m

f 1

2,7

4,5

2,8

1,8

2,8

2,2

2,8

4,4

2,2

1,8

2,8

2,2

4,3 3,3

7,0 5,5

2,8 2,8

3,6

5,6

2,2

3,6

5,6

2,2

4,1

6,4

2,2

4,0

6,5

2,8

3,6

6,0

2,8

3,3

5,5

2,8

5,2 5,2

8,5 8,5

2,8 2,8

3,3

5,5

2,8

2,7 2,1

4,5 3,5

2,8 2,8

4,0

6,5

2,8















5. Sistem struktur gedung kolom kantilever (Sistem struktur yang memanfaatkan kolom kantilever untuk memikul beban lateral) 6. Sistem interaksi dinding geser dengan rangka 7. Subsistem tunggal (Subsistem struktur bidang yang membentuk struktur gedung secara keseluruhan)

beton bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) 4. Rangka bresing konsentrik khusus a. Baja dengan SRPMK baja b. Baja dengan SRPMB SRPMB baja

4,6 2,6

7,5 4,2

2,8 2,8

Sistem struktur kolom kantilever

1,4

2,2

2

3,4

5,5

2,8

5,2 5,2

8,5 8,5

2,8 2,8

3,3

5,5

2,8

4,0

6,5

2,8

3,3

5,5

2,8

Beton bertulang biasa (tidak untuk Wilayah 3, 4, 5 & 6) 1. Rangka terbuka baja 2. Rangka terbuka beton bertulang 3. Rangka terbuka beton bertulang dengan balok beton pratekan (bergantung pada indeks baja total) 4. Dinding geser beton bertulang berangkai daktail penuh 5. Dinding geser beton bertulang kantilever daktail parsial

5. Jenis Tanah Dasar Menurut SNI Gempa 2002, jenis tanah ditetapkan sebagai Tanah Keras, Tanah Sedang dan Tanah Lunak, apabila untuk lapisan setebal maksimum 30 m paling atas dipenuhi syaratsyarat yang tercantum dalam Tabel 4, sebagai berikut : Tabel 4. Jenis-Jenis Tanah Kecepatan rambat

Nilai hasil Test

Kuat geser













Nilai kekuatan geser untuk u ntuk setiap lapisan tan ah dihitung sebagai be rikut : Lapis 1 : S1 = 0,20 + ( 0,00176 . 400 ). tan 22 = 0,484 kg/cm 2 Lapis 2 : S2 = 0,10 + ( 0,00180 . 300 ). tan 20 = 0,296 kg/cm 2 Lapis 3 : S3 = 0,15 + ( 0,00180 . 400 ). tan 25 = 0,486 kg/cm 2 Lapis 4 : S4 = 0,10 + ( 0,00160 . 300 ). tan 18 = 0,256 kg/cm 2 Kekuatan geser rata-rata ( Sr ) : Sr

= ( S1.h1 + S2.h2 + S3.h3 + S4.h4 ) / (h1 + h2 + h3 + h4) = ( 0,484.400 + 0,296.300 + 0,486.400 + 0,256.300 )/( 400+300+400+300 ) 2

= (553,6)/1400 = 0,395 kg/cm = 39,5 kPa Dari Tabel 4, untuk nilai kekuatan geser rata-rata ( Sr ) = 39,5 kPa < 50 kPa, maka jenis tanah di atas merupakan tanah lunak. 6. Faktor Respon Respon Gempa (C) Setelah dihitung waktu getar dari struktur bangunan pada arah-X (TX) dan arah-Y (TY), maka harga dari Faktor Respon Gempa C dapat ditentukan dari Diagram Spektrum Respon Gempa Rencana (Gambar 4).













Untuk Wilayah Gempa 2 dan jenis tanah di bawah bangunan merupakan tanah lunak, maka untuk waktu getar TEX = TEY = 0,524 detik, dari Diagram Spektrum Respon Gempa Rencana didapatkan harga C = 0,50.

7. Beban Geser Dasar Nominal Akibat Gempa Beban geser dasar ( base shear ) nominal horisontal akibat gempa yang bekerja pada struktur bangunan gedung, dapat ditentukan dari rumus : V =

CI R

Wt

Dengan menggunakan rumus di atas, didapatkan beban geser dasar dalam arah-X (VX) dan arah-Y (VY) adalah : VX = VY = (0,50 x 1 x 1285104)/(3) = 214184 kg Beban Geser Dasar Nominal (V) harus didistribusikan di sepanjang tinggi struktur bangunan gedung menjadi beban-beban gempa statik ekivalen yang bekerja pada pusat massa lantailantai tingkat.. Besarnya beban statik ekivalen Fi pada lantai tingkat ke-i dari bangunan dihitung dengan rumus :













seluruh beban gempa VX = 214184 kg distribusikan menjadi beban-beban terpusat yang bekerja di setiap lantai lan tai tingkat di sepanjan g tinggi bangunan. Pada arah-Y, lebar dari bangunan : B = 15 m, dan tinggi dari bangunan : H = 18 m. Karena perbandingan antara tinggi dan lebar bangunan : H/B = 18/15 = 1,2 < 3, maka seluruh beban gempa g empa VY = 214184 kg didistribusikan didistribusika n menjadi menjadi beban-beban terpusat yang bekerja di setiap lantai di sepanjang tinggi bangunan. Distribusi beban gempa di setiap lantai dari bangunan gedung pada arah-X dan arah-Y, tergantung dari banyaknya struktur portal yang ada. Dari denah struktur bangunan, dapat dilihat bahwa pada arah-X terdapat 4 buah portal, dan pada arah-Y terdapat 5 buah portal. Pada tabel distribusi beban gempa, Fix adalah distribusi gaya beban pada portal arah-X, dan Fiy adalah distribusi beban gempa pada portal arah-Y. Tabel 5. Distribusi Beban Gempa Disepanjang Tinggi Bangunan

Lantai

5 4 3

zi (m)

18 14,40 10,8

Wi (ton) 196,22 272,22 272,22

Wi.zi

3532 3920 2940

Fix = Fiy (ton) 56,74 62,97 47,33

Untuk tiap portal Arah X

Untuk tiap portal Arah Y

1/4 Fix (ton)

1/5 Fiy (ton)

14,19 15,74 11,83

11,35 12,59 9,47













14,19 t

15,74 t

11,83 t

7,87 t

3,93 t

Gambar 5. Distribusi beban gempa (F ix) pada portal arah-X

11,35 t

12,59 t















F5x

d5x=6,94cm

F4x

d4x=6,24cm

F3x

d3x=4,97cm

F2x

F1x

d2x=3,23cm

d1x=1,29cm













9. Pemeriksaan Waktu Getar Struktur Setelah distribusi beban gempa pada bangunan gedung diketahui, maka perlu dilakukan pemeriksaan terhadap waktu getar sebenarnya dari struktur dengan menggunakan Rumus Rayleigh. Rayleigh. Waktu getar sebenarnya untuk setiap arah dari bangunan, dihitung berdasarkan besarnya simpangan horisontal yang terjadi pada struktur bangunan akibat gaya gempa horisontal. Waktu getar alami T dari struktur gedung beraturan dalam arah masing-masing sumbu utama dapat ditentukan dengan rumus Rayleigh sebagai berikut : n

∑ Wi d i 2 TR = 2.П i =1 n g ∑ Fi d i













F1 s/d F5

= Beban gempa horizontal yang bekerja pada lantai 1 s/d lantai 5

g

= Percepatan gravitasi = 980 cm/dt

2

Perhitungan waktu getar alami dari struktur (TR ) untuk portal arah-X dan portal arah-Y ditabelkan pada Tabel 6 dan Tabel 7. Tabel 6. Perhitungan waktu getar alami struktur arah-X Lantai 5 4 3 2 1

Wi (ton) 196,22 272,22 272,22 272,22 272,22

di (cm) 6,94 6,24 4,97 3,23 1,29

2

di 48,16 38,94 24,70 10,43 1,66

Fix 14,19 15,74 11,83 7,87 3,94

2

Wi.di 9450 10600 6724 2839 452 30065

Fix.di 98,48 98,23 58,80 25,42 5,08 286













Untuk Wilayah Gempa 2 dan jenis tanah di bawah bangunan merupakan tanah lunak, maka untuk waktu getar TRX = 1,03 detik dan TRY = 1,06 detik, Diagram Spektrum Respon Gempa Rencana didapatkan harga CX = 0,50/1,03 = 0,48 dan harga CY = 0,50/1,06 = 0,47. Karena nilai CX = 0,48 hampir sama dengan nilai CY = 0,47, maka untuk perhitungan praktis, digunakan n ilai C = 0,48 untuk perhitungan perhi tungan beban geser dasar d asar dalam arah-X (VX) dan arah-Y (VY). Beban geser dasar dalam arah-X dan arah-Y dihitung sbb. : VX = VY = (0,48 x 1 x 1285104)/(3) = 205616 kg = 205,6 ton Perhitungan distribusi beban gempa di setiap lantai bangunan gedung pada arah-X dan arah-Y, untuk waktu getar yang dihitung dengan Rumus Rayleigh ditabelkan pada Tabel 8. Tabel 8. Distribusi Beban Gempa Disepanjang Tinggi Bangunan













F5x=13,62

F4x=15,11

F3x=11,33

F2x=7,56

F1x=3,78

d5x=6,65cm

d4x=5,98cm

d3x=4,77cm

d2x=3,10cm

d1x=1,24cm















10. Pembatasan waktu waktu getar struktur Struktur gedung yang terlalu fleksibel sebaiknya dihindari dengan cara membatasi nilai waktu getarnya. Pembatasan waktu getar dari suatu struktur gedung dimaksudkan untuk: -

mencegah Pengaruh P-Delta yang berlebihan;

-

mencegah simpangan antar-tingkat yang berlebihan pada taraf pembebanan gempa yang menyebabkan pelelehan pertama, yaitu untuk menjamin kenyamanan penghunian dan membatasi kemungkinan terjadinya kerusakan struktur akibat pelelehan baja dan













Waktu getar alami dari struktur gedung yang didapat dari perhitungan dengan rumus Rayleigh adalah TRX = 1,03 detik > T = 0,95 detik, dan T RY = 1,06 detik > T = 0,95 detik. Karena waktu getar alami dari struktur bangunan gedung perkantoran ini lebih besar dari 0,95 detik, maka kekakuan dari struktur bangunan gedung ini tidak memenuhi persyaratan baik pada arah-X maupun arah-Y. Untuk itu perlu dilakukan perubahan pada dimensi dari elemen-elemen struktur, khususnya dimensi dari kolom-kolom struktur.













Simpangan yang terjadi di setiap lantai bangunan pada arah-Y, diperlihatkan pada Gambar 12.

F5y=10,90

F4y=12,10

d5y=6,04cm

d4y=5,37cm













11. Kinerja Struktur Gedung Kinerja batas layan struktur bangunan gedung ditentukan oleh simpangan antar-tingkat akibat pengaruh gempa, yang bertujuan untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan peretakan beton yang berlebihan, di samping untuk mencegah kerusakan non-struktural dan ketidaknyamanan penghuni. Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas layan struktur bangunan gedung, dalam segala hal simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan struktur tidak boleh



























Beban Gempa Pada Gedung _analisis Statik Ekivalen

Recommend Documents